Чувствительный элемент самогенерирующего квантового магнитометра с оптической ориентацией метастабильных атомов гелия

Чувствительный элемент самогенерирующего квантового магнитометра с оптической ориентацией метастабильных атомов гелия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

528522 та их составляет 400 — -500 КГц. С помощью такого магнитометра практически невозможно измерять земнос магнитное поле и магнитные поля превосходящие его по величине.

Кроме того, оптп (еская нака- ка в этом магНIITОМЕTPC ОС ЩССТВГ! ЯЕTС5! СВСTOМ C (. IИ!10!! волны 0,3889 мкм, при этом степень оптиче.ской ориентации метастаби II»Hhlx атомов гсЛИЯ ГОР ЯЗДО IPHbllIP, ЧСМ В СЛ"!ЯС OliTil (ССКОЙ накачки светом с длиной волны 1,083 (!км, следовательно, гораздо ниже будсг и чувствительность такого магнитомстра.

Прототипом настоящего изобретения является чувствительный элемент самогенерирующего квантового магнитометра, состоящий из спектральной лампы накачки с отражателем, поляроида и пластинки Х/4, для получения света круговой поляризации с длиной волны

1,083 мкм, камеры поглощения, высокочастотного генератора для возбуждения разряда в спектральной лампе и камере поглощения, ЛИНЗЫ, фОтОПрИЕМНИКа, ШИРОКОПОЛОСНОГО уьпг!и!еля с задащ(ой фазовой харакгерпс!Н((0!1, и ра (иочастотной катушки (2).

Примененный в этом устройстве в качестве фотоприемника фотодиод р и-типа 00ладяет меньшей емкостью перехода и, C;ic;(îВательно, более широкой частОT«ой полосой чувствительности по сравнению с Gob! ными р — !(-фотодиодами.

Однако для пол(чсни51 ВысОкОЙ i BcTiiHтельности устройства чувствительность фотодиода на высокой частоте недостаточна;(аже при измерении зе.;и(ого 5!2(ь(1((тнго » iioскольку в этом случае фотоприсмник раооТ((СТ УЖЕ На СПЯДЕ (3CTOTIIoli ХЯР Я»ТЕ!ЗИСТИКИ.

С целью повышения чув твителы осп! и расширения диапазона измеряемых магнитных полей предлагаемый чувствительный элемент са яогенерирующего квантового маг(!игомстра с оптической орие(!тац!!ей мстястаоильных атомов гелия снабжен Втор!.!м циркулярным поляризатором на длину Волны

0,3889 мкм, установленным в одной плоскости с первым поляризатором на длин волны

1,083 мкм, а полоса спсктральнои чувствительности фотоприемника соответствует длине волны второго циркулярного пог!5!ри,!атора (0,3889 мкм) .

Таким образом, в падающем па камеру поглощения свете накачки, кроме циркулярного поляризованного света с длиной волны

1,083 мкм, осуществляющего оптичсску!о ориентацию метастабильных атомов гелия, присутствует циркулярно поляризованный свет с !

l, lHHOFI B0 Illhl О, 889 iltt(l!. Д 15! !зс! H(г1> (!(Ин резонансного сиги((ЛЯ применен бсзыпср!Нншный фотоэлсмсiiт, обладающий высокой спекТ!)ЯЛЬНОЙ Ч ВСТВНТЕЛЬIIOCThlo Па,(ЛИПС Bo I!Ih!

0.3889 мкм.

На фиг. 1 предстазлсна (рункциона;!! Ная схема чувствительного элемента самогснсрирующего квантового магнпто(яетра с о!ггпческой ориентацией метастабильных атомов гелия; на фиг. 2 — диаграмма энергетических уровней атома Не" и оптические переходы, участвующие в работе чу«CTBHтсл(и(ого элемента.

Ч(liCTB;ITC lhilbli эдемеHT Coдер(KIIT "PHCp3тор 1 для возоу5кдепия разряда в гелиевой

;(ал(li(. !!Я качки и В »((мере 1101.(ощения (фиг. 1 ), лампу 2 накачки с отражателем 3, поляроид 4 и п,!Ястинку 5 t/4, представляющие сооой цHpкулярный поляризатор для получения круго(О «ой поляризации сзета с длиной волны

1,083 мкм, поляроид б и пластш!ку 7 5./4 для получсшгя круговой поляризации света с длиной волны 0,3889 мкм, камеру 8 поглощения, линзу 9; фотоприемник 10, широкополосный

15 усилитель 11 обратной связи с заданной фазовой характеристикой 4, радиочастотную катушку 12.

Гслисвая лампа 2, в которой возбуждается безэлсктродный Высокочастотный разряд, соз2(! дает рсзо.la!(clioe излучение на длинах волн

1,083 мка и 0,3889 мкм Излучение с длиной волны 1,083 мкм, соответствующее переходу

2 Sl 2 Рс,(,> ((риг. 2), пройдя через круговой поляризатор 4, 5, попадает В камеру 8 поглоп(спи51 H поглощаетс5! B неЙ AIOTacT30H;Ih«BISH атомами Нс", которые созда!отея cëàáûì высоко 2стОтным разр5(дом. В рсзульт2те IlpoHcxo l«т оптическая ориентация магнитных моментов атомов Не" в сос!05!Нии 2 S,.

30 Свет с дли!(ой «0 lllht 0,3889 мкм, соответствующий переходу 2 S! — 3"Po (., пройдя круговой поляризатор б, 7, попадает также в камеру поглощения. При маг!нитном резонан2"S! COCTO5IHHil Свет C Q.IHHOII зб 0,3889 мк.;1 модулируется с частотой /=2,8 !

О Но Гц. Резонансный СИ(гнал на частоте модуляции регистрируется безынерционным фотоэлементом 10 и используется для поддерЖЯНИЯ IICIIPPPbiBIlbIX КОЛЕОЯНИЙ С ПОМОЩЬIО

-(() канала положительной ооратной связи, в ко(орый входят широкополосный усил(!тель 11

: p 3 3 H 0 H a C TO T l i a 5l К а т (III K 3 1 2 .

Применение .(, !я регистр 2ции . apxlopoBCHOH прс(;с el!« света с длиной волны 0,3889 мкм поз«о lsicT .,(спользовать фотоприсмник, который Ooладаст оольшим квантовым вь(ходом 1 1

Высокой t(Bc!Bit Tcлhi(oicl (и способен pcrucq»tp0Ba1b сигналы в очень широком диапазон с Я с г 0 т. Т Я к 2 51 р е Г и "Г р 3 l i H 51 В c o c ò 3 i! è è с эффективной оп,!sec»ot накачкой светом с

",линой Вогп!ы 1,083 мкм позволяет в несколько p23 (вс;!и IH I.ь ч Вствительность устроЙстВЯ

ii Hc xIciicc HBii B 10 раа расширить диапазон измеряемых магнитных полей.

Формула изобретения

Чувствительный элемент самогенерирующего квантового магнитометра с оптической ((((ориентацией метастабильных атомов гелия, содсржяlциll сг!ектря.(!ьн (Io лампу накачки, циркулярный поляризатор,на длину волны

1,083 мкм, камеру поглощения и фотоприемНИI ., PBCHO;IOH(PHHbiP Ila ОДНОЙ ОГIТИЧЕСКОЙ ОСИ, 65 подключенный к фотоприемнику усилитель

528522 р ь

«1 LJ,з

2зр р

2зР

Составитель В. Зверев

Техред Е, Подурушина

1 орректор Н. Аук

1 едактор T. Янова

Заказ 2007 4 Изд. № 1593 Тира>к 1029 Г!одписпое

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-З5, Раушская иаб., д. 4, 5

Типографии, пр. Сапунова, 2 обратной связи, радиочастотную катушку, охватывающую камеру поглощения и подключенную к усилителю ооратной связи, высокочастотный генератор возбу>кдения разряда в спектральной лампе и камере поглощения, о т л и ч а ю щ,и й,с я тем, что, с цель1о повышения чувствительности и расширения диапазона измеряемых магнитных полей, он снаб.кен вторым циркулярным поляризатором на

zëèíó волны 0,3889 мкм, установленным в л

Т одной плоскости с первым поляризатором, а полоса спектральной чувствительности фотоприемника соответствует длине волны второго циркулярного поляризатора.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент С ША ¹,3725775, 6 О I R 3/ОО, 1974 r.

2. Авт. св. ¹ 297321, G OIR 3/00, 1971 г.

10 (прототип) .

Б-Г